Лошадиная сила (русское обозначение: Л. С.; английское: HP) - привычное измерение для всех, кто интересуется автомобилями. Но что такое лошадиные силы и откуда они взялись? И всегда ли лошадь проявляет одну лошадиную силу? Спойлер: это не всегда 1 Л.С..
Что такое лошадиные силы?
Мощность в лошадиных силах, разработанная инженером Джеймсом Ваттом, предназначена для измерения выходной мощности парового двигателя. Его улучшенная конструкция парового двигателя была намного эффективнее, чем предыдущие конструкции, требуя гораздо меньше топлива. Поэтому он разработал мощность в лошадиных силах, чтобы продемонстрировать клиентам, которые еще не перешли с лошадей на паровые машины, что это хорошее вложение.
Он подсчитал, что за средний рабочий день лошадь могла вращать 24-футовое мельничное колесо примерно 2,5 раза в минуту. Мощность определяется как работа, выполняемая за единицу времени, где работа - это мера передаваемой энергии, рассчитываемая путем умножения приложенной силы на пройденное расстояние.
Ватт, тезка единицы мощности в метрической системе, оценил количество силы, которое лошадь прикладывала для вращения мельничного колеса. Используя это, он затем вычислил, сколько энергии передано, и, следовательно, мощность.
Ватт знал, что полученное число было лишь приблизительным, поэтому он решил округлить свои вычисления для получения окончательного результата.
По определению Ватта, одна лошадиная сила составляет 33 000 фунт-футов в минуту. Это примерно равно 746 Вт (или Джоулей в секунду).
Современные производители автомобилей используют как определение Ватта, так и аналогичную величину, известную как метрическая мощность. Метрическая мощность определяется как мощность, необходимая для поднятия 75-килограммовой массы против силы тяжести на расстояние в один метр за одну секунду. Получается примерно 735 Вт.
Сколько лошадиных сил у лошади?
Оценки Ватта были довольно точными: одна лошадиная сила - это примерно средняя скорость работы, которую здоровая упряжная лошадь может выполнять за полный день, что подтверждается данными американской Ярмарки штата Айова 1925 года и английским ветеринаром Уильямом Юаттом.
В 1993 году биологи Р. Д. Стивенсон и Р. Дж. Вассерсуг опубликовали письмо в журнале Nature, в котором они оценили максимальную мощность, которую может развить лошадь. Предыдущие исследования показали, что максимальная устойчивая механическая мощность на килограмм мышц составляет от 100 до 200 Вт. Используя нижнюю границу, они вычислили теоретическую пиковую производительность 18 000 Вт, или около 24 л.с.
Глядя на данные Ярмарки штата Айова 1925 года, они обнаружили, что реальная величина намного ниже. Они подсчитали, что за короткий период времени лошадь может развить до 14,9 лошадиных сил.
Почему с возрастом автомобили теряют мощность?
Вещи со временем пачкаются и изнашиваются. Воздушные фильтры и выхлопные трубы могут засориться, блокируя поток воздуха к двигателю и от него; топливные форсунки и свечи зажигания могут загрязниться, что приведет к снижению эффективности зажигания; и топливные насосы могут изнашиваться и перестают перекачивать топливо так хорошо. Между тем, побочные продукты сгорания могут образовывать отложения, останавливая закрытие клапанов двигателя, снижая давление, создаваемое горящим топливом, и вызывая обратный огонь.
Если серьезно, то внутри двигателя поршневые кольца могут изнашиваться, снижая давление в цилиндрах и снижая выходную мощность. Тем не менее, регулярно обслуживайте свой автомобиль, и современный двигатель должен потерять лишь несколько процентов мощности на протяжении сотен тысяч миль.
Источник: BBC Science Focus
